植物精油在动物营养中的研究进展

张 宇，姜 宁，张爱忠

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，黑龙江 大庆 163319）

近年来，随着畜牧业的蓬勃发展，各种动物疾病等问题相继出现，严重影响了畜禽产品的品质。在日粮中添加抗生素虽然可以在一定程度上减少动物疾病，提高动物产品的生产效率，但是抗生素的不合理使用却会导致细菌抗药性、药物残留、肠道菌群失衡和畜禽产品质量下降等现象。为了发展绿色养殖业和环境友好型生产模式，寻求新的抗生素替代品成为当今研究的重点之一。植物精油来源广泛且生物活性多样，能在一定程度上代替抗生素，发展前景广阔。

1 植物精油的概述

植物精油，又称芳香油，是以植物为原料提取的有特殊气味的低相对分子质量植物源次生代谢产物，主要分为单方精油、复方精油和基础油。植物精油的化学组成受环境因素等影响，成分复杂，同一种精油的成分会因为地理因素或采摘部位不同而不同。构成精油的化合物有萜烯类衍生物、脂肪族化合物、芳香族化合物和含氮含硫类化合物。植物精油的提取方法主要有物理法（水蒸汽蒸馏法、机械压榨法、超声提取法、微波辅助法）、化学法（超临界二氧化碳流体萃取法、微胶囊双水相提取法、亚临界水提法）和生物法（酶解法）等[1-2]。水蒸气蒸馏法最为简便，但原料需求量大、高耗能且提取率较低；机械压榨法的生产成本低、精油品质好，但是同样效率低且能耗高；超临界二氧化碳流体法操作温度较低，适合提取对温度敏感的植物精油；微波辅助法是最绿色环保的方法，因其具有所用原料少、耗能低、回收率高等特点被广泛应用。

2 植物精油的生物学功能及作用机理

2.1 抑菌作用

研究表明，香辛类的植物精油有较强的抗真菌和细菌的作用，如肉桂油、香芹酚、牛至油和百里香油等。精油的抗菌作用与其化学组成有关，酚类、醛类和萜烯类为主要的抗菌物质，其中醛类和酚类的抗菌效果较好。

植物精油的抑菌作用机理不是通过某一特定的作用机理实现的，而是通过作用于细胞膜和进入细胞内部两种途径来实现。酚类化合物的抑菌机理为：具有疏水性和脂溶性的酚羟基通过作用于细胞膜表面改变细胞膜结构，导致细菌胞内物质流出，细菌死亡；醛类化合物的抑菌机理为：与细胞膜蛋白发生反应进入细胞内部，其羰基可与蛋白质结合进而抑制氨基脱羧酶活性，通过影响细菌胞内蛋白和酶的活性达到抑菌效果[3-4]。萜类化合物的抑菌机理为：通过抑制呼吸酶活性，改变细胞膜表面的离子浓度梯度和电势能来完成抑菌作用。目前对于植物精油杀菌抑菌的作用机理的研究还只是停留在细胞的水平，如果进一步深入到分子水平研究将能清晰了解其机制，以便于在实际生产中更合理的应用。

王改琴等研究表明，丁香酚、香芹酚、百里香酚和肉桂醛等植物精油对沙门氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等肠道有害菌群有很好的抑菌效果[5]。韩乾杰等将单方或复方精油香兰素、肉桂醛和百里香酚与丁酸钠混合作用于细菌，结果发现大肠杆菌等有害菌受到明显抑制，乳酸菌没有受到抑制作用[6]。汪中兴等研究表明，肉桂精油、百里香精油、牛至油对猪源产肠毒素K88和霍乱沙门氏菌A72都有抑菌效果，但是肉桂精油的抑菌效果最好，牛至油效果最差[7]。陈百万等研究丁香精油对引起奶牛乳腺炎的病原菌抑制效果发现，丁香油能在不同程度上抑制受试细菌和真菌，具有广谱抗菌性，可用于奶牛乳腺炎防治[8]。杨昭等研究表明，在荷斯坦奶牛TMR日粮中添加牛至油能有效抑制日粮中霉菌、大肠杆菌等其他细菌的数量[9]。

2.2 诱食促生长作用

很多研究均表明植物精油可以促进动物采食和生长，植物精油通过特有的气味刺激动物大脑三叉神经进而诱发食欲。也有学者认为，香味被大脑嗅觉神经感知，促使大脑前叶分泌脑啡肽和内啡肽，调节机体的机能。精油的诱食作用对猪的影响作用强于对禽类的影响，这是因为家禽的味蕾及嗅觉并不及猪那样发达，这在一定程度上证实了气味诱食这一观点。但是动物对不同植物精油的适口性和偏好性有所不同，百里香酚作为一种香料不仅可以作为食品调味剂，也可以应用到断奶仔猪的饲料中来改善饲料的气味，刺激仔猪舌咽神经，提高采食量。此外，植物精油能刺激消化道内消化液（如唾液、胃液、肠液和胆汁等）和各种消化酶（如脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶等）的分泌；促进肠道绒毛发育，增加绒毛的高度从而增加和食糜的接触面积；平衡肠道菌群，提高乳酸杆菌等有益菌的数量，减少大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌等有害菌的数量。卓清等研究发现，在猪日粮中添加大蒜素可以提高日粮的天然风味并掩盖其他添加剂的不良气味，能刺激猪的采食，同时能促进各种消化酶的生成及胃肠蠕动，提高采食量和日粮转化率，促进生长[10]。

2.3 抗氧化作用

植物精油通过直接和间接的方式发挥抗氧化的作用，其能阻止自由基生成并与过氧自由基结合形成稳定的物质，进而抑制或阻止自由基链式反应的发生。植物精油能增强动物体内抗氧化酶的活性，抑制蛋白质的氧化以及膜脂质与金属盐的过氧化反应[11]。研究表明，醛类、酚类及其衍生物都具有抗氧化的功能，目前对于酚类抗氧化性的研究较多。很多学者认为，酚类的抗氧化活性是由于苯酚羟基的存在，在脂肪氧化过程中，该基团提供氢和电子中和氧化过程中产生的过氧化物自由基，阻止或延缓脂肪的氧化，如从牛至油中提取的香芹酚和百里香酚、从丁香精油中提取的丁香酚均是该精油发挥抗氧化作用的主要成分。

张文静等发现，在肉仔鸡日粮中添加植物精油能显著提高血清中超氧化物歧化酶的活性，增强肉仔鸡的抗氧化能力[12]。张强等研究表明，在低能量仔猪日粮中添加植物精油能提高血清中类胰岛素生长因子-1含量，使超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性增强[13]。Hashemipour等研究表明，在肉鸡日粮中添加百里香酚能提高血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性[14]。

2.4 提高免疫力作用

研究表明，很多植物精油都有提高机体免疫器官指数、促进抗体及补体生成、提高免疫功能的作用，如牛至油、大蒜素、百里香酚和肉桂醛等。大蒜素能能促进白细胞介素、干扰素和肿瘤坏死因子的生成，加强巨噬细胞分泌代谢和抗氧化的能力。肉桂醛和百里香酚能改善仔猪的肠道黏膜免疫系统，具体表现为：提高血清中淋巴细胞的转化率、白细胞的吞噬率；提高免疫球蛋白A和免疫球蛋白M的含量以及补体3和补体4的水平[15]。朱晓磊等研究发现，百里香精油能显著提高鸡免疫器官指数和血清中免疫球蛋白含量[16]。同样，在仔猪日粮中添加植物精油也能显著提高血清中免疫球蛋白的含量，提高仔猪免疫能力[17-18]。

3 植物精油对动物生产性能和健康的影响

3.1 单胃动物

植物精油能提高禽类和猪的生产性能，增强动物机体免疫力和抗氧化能力，降低肠道和呼吸道疾病的发病率。研究表明，植物精油对禽类肠道健康有一定的调节作用，具体表现为：促进肠道消化酶的分泌；增加肠黏膜表面的绒毛长度和隐窝深度；平衡肠道微生物区系并降低肠道有害代谢产物等[19]。Hong等研究表明，日粮中添加香芹酚能改善肉鸡胴体品质，胸肌和腿肌的嫩度提高，这可能是因为肌肉血清中的多酚类和黄酮类化合物含量升高有关，这两种化合物分子中有羟基，能与自由基结合，降低蛋白质和脂质的氧化程度，改善肌肉的品质[20]。庄福金等将百里香酚和肉桂醛的混合微乳剂加入饮水中饲喂肉仔鸡，结果表明，微乳剂能降低仔鸡死淘率并提高成活率，提高日增重并降低料重比[21]。大量研究表明，植物精油可有效缓解仔猪的断奶产生的应激，维持肠道健康，降低腹泻率，提高对饲料的消化吸收能力，提高育肥猪的生长性能和猪肉品质，改善母猪的乳品质并提高免疫能力[22]。纪少丽等研究表明，在妊娠期母猪日粮中添加止痢草精油能提高仔猪断奶的平均日增重，母猪血清中的胰岛素样生长因子水平升高，肌肉蛋白质的合成增加，认为胰岛素样生长因子会由母猪传递给仔猪，影响仔猪的体重和生长状况[23]。周明等研究表明，肉桂醛能提高保育猪的饲料转化效率和机体抗氧化能力，防治保育猪腹泻[24]。

3.2 反刍动物

植物精油不仅能影响反刍动物的瘤胃发酵，还能提高动物对疾病的抵抗能力，降低反刍动物的腹泻率及奶牛乳腺炎的发病率。目前，对于植物精油影响反刍动物的研究不及单胃动物多，可能是因为考虑到试验成本等因素。大部分研究者通过体内代谢试验或体外发酵培养方法研究不同植物精油对反刍动物的影响，得出的结论并不完全一致，有些精油能促进瘤胃发酵，对动物机体及代谢有促进作用，也有些精油可以抑制瘤胃发酵，对动物的机体和生产性能并没有影响。对反刍动物发酵有促进的精油有：大蒜素、辣椒素、肉桂醛、丁香油、茴香醚等。挥发性脂肪酸的降低可能是因为高浓度的精油抑制了产氨菌和产甲烷菌的同时也抑制了其他瘤胃微生物的活性，微生物活动的抑制会影响饲料消化率，因此最适添加量还需要进一步研究。丁香油和牛至油的抑菌作用比较明显，都能降低奶牛乳房炎和腹泻的发病率，改善奶牛的健康状况，提高产奶性能[25]。梁贤威等研究表明，在泌乳水牛的饲料中添加葵花籽油和茶油均能提高乳脂率和乳固形物的总量，不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的量也有所提高，但产奶量降低[26]。

4 小 结

植物精油以其无毒、抗菌性好、微量高效等优点，有望成为新型的抗生素替代品，但要将植物精油广泛的应用到实际生产还有很多问题有待解决。植物精油易氧化挥发，稳定性较差，需要经过真空冻干和微胶囊等生产工艺，在提取过程中需要采取适当的提取技术，以低成本换取高产量和质量的植物精油是精油生产的最终目的。不同植物精油的活性成分和含量不同，具体的作用机理和使用剂量也有所不同，因此，对其机理的研究不能只局限在细胞水平，而应上升到分子水平，只有对作用机理了解透彻，才能在实际生产有更好的应用；有些学者在研究精油最适使用剂量时采取体外试验法，这与直接应用到动物本身是有一定差距的，而不同种类、生长阶段和不同体重的动物用量要求应该是不同的，因此研究者需要进行大量的动物试验。只有通过大量深入的科学研究，植物精油才能成为化学添加剂和抗生素的替代品。

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